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中国科学技术大学国家同步辐射实验室与华中科技大学联合研制基于FEL高功率紧凑型THz源,其中国家同步辐射实验室研制紧凑型电子束产生装置为THz源提供高品质电子束流。该电子束产生装置主要由强流二极枪、外注入式热阴极独立调谐(ETC-IT TC)微波电子枪、加速管及聚焦系统、输运线及束流测量系统等组成。本论文主要包含外注入式热阴极独立调谐微波电子枪的研制、准S2E束流仿真、束流调试及相关束流参数测量。同时本论文包含基于遗传算法双周期驻波加速结构的优化设计。ETC-ITC微波电子枪采用双驻波腔结构,其主要特点是电子源由外部二极枪注入,避免反轰效应；两个腔体之间无耦合,微波功率分别独立馈入。通过调节两腔的馈入功率和相位,该枪能产生高品质的电子束流。此外未采用补偿线圈和a磁铁,结构紧凑简单。根据束流动力学计算,选取一组理想的腔体结构参数和腔体及其耦合器尺寸,经精密加工、微波参数及尺寸调配,完成该枪的研制。为了测量沿轴线电场分布,搭建一套基于National Instrument Labview软件平台自主开发的自动化测量系统,同时加工一标准圆柱腔体用于验证该测量系统。在腔体加工调配期间,依据微波测量结果,修正结构参数,逐步逼近设计结果。腔体的测量结果与设计值相符合一致。准S2E束流动力学分段仿真方案,电子源强流二极枪采用CST PARTICLE STUDIO(?) (CST PS)仿真；外注入式独立调谐微波电子枪和加速管及聚焦系统首先采用单电子模型研究,然后采用宏粒子模型ASTRA程序研究束流特性,其中加速管束流负载效应采用自编程序和ASTRA程序联合仿真；输运线仿真采用MADX和ELEGANT仿真。由于采用不同程序对注入器不同部件的联合仿真,各程序之间的数据传递尤为重要,因此需要根据程序输入输出参数编写程序接口。仿真计算结果,加速管出口束流能量为12.3 MeV、能散为1‰、横向发射度约为14.3 πmm·mrad,束团电荷量约为210pC。THz源电子束产生装置安装完成后,经过二极枪激活,波导系统、ETC-ITC以及加速管老炼,然后进行束流调试和测量。调试时,研究二极枪工作特性,测量二极枪不同灯丝电流及高压对应阴极发射电流和ETC-ITC引出束流流强,观察Flagl荧光靶、分析磁铁弯转末端荧光靶、直线末端荧光靶上的束流光斑,同时分别测量了在TOR1和TOR2上ETC-ITC出口和加速管末端宏脉冲束流流强。通过调节ETC-ITC的2#腔功率及相位,加速管功率和相位,测量束流能量、能散、束团长度、横向发射度等。在与设计值近似条件下出束,测量参数为：束流中心能量为12.76 MeV、能散为3.2‰、束团长度为3.7 ps、宏脉冲流强为0.72A。目前初步调试参数与仿真结果基本吻合,已在国内处于领先水平,但仍需进一步调试。由于束流偏离四极铁中心位置,需要通过校正铁调试束流轨道,由于条件及时间限制,发射度测量系统在改进之中,其测试结果有待今后进行。经过大量文献调研,我们是国际首次将遗传算法替代传统方法优化双周期驻波加速结构。均匀加速结构分路阻抗为114MΩ/m,比传统优化方案提高17.6%。基于遗传算法优化参数,设计6 MeV驻波加速管及其耦合器并进行束流动力学仿真。